液化氢用装载臂的制作方法

本发明涉及液化氢用装载臂。

背景技术：

在化石燃料输送船与陆地上的储藏罐之间对原油、汽油或轻油、天然气(lng、lpg)等化石燃料进行装载或者卸载的情况下通常会使用装载臂。在一般的装载臂中，作为支承构造体而具有：竖立设置在陆地上的外立管、摆动自如地枢转支撑于该外立管的顶部上的内吊杆、上端部被转动自如地连结在该内吊杆的上端部上的外吊杆、装备在内吊杆的下端侧的对重等。

作为所述装载臂中的化石燃料输送管而具有：配设在外立管内的内立管、经由旋转接头而与该内立管连接且配设在内吊杆上的内部臂、上端部经由旋转接头而与该内部臂的上端部连接且被外吊杆支承的外部臂、经由旋转接头而与该外部臂的下端部连接的ers(紧急脱离系统)、经由或者不经由旋转接头而与该ers连接的接头部等。

在陆上的贮藏槽与罐车之间输送化石燃料的情况下也使用装载臂。

在专利文献1中公开了采用作为单管的柔性管的装载臂，该装载臂用于罐车与贮藏槽之间的lng等的输送。该装载臂具有：架台；被该架台支承的内部臂；与该内部臂的末端部连结的外部臂；与外部臂的下端连结的旋转接头；被该旋转接头支承的罐车连接臂；以及柔性管等，该柔性管是用于输送lng等的柔性管，被配设在内部臂和外部臂的上方空间，顶部被支承于内部臂与外部臂的连结部的柔性台且末端部被支承于罐车连接臂的末端部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-168781号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

液化氢为-253℃的极低温流体，为了抑制其蒸发、防止液化空气的生成，需要采用绝热性较高的真空绝热双层管。以往的lng用装载臂具有多个旋转接头，上述的旋转接头无法应用于液化氢，因此需要开发特殊构造的真空绝热双层管用的旋转接头。

由于专利文献1的装载臂的柔性管是单层管，因此无法用于液化氢的装载，但在欲取代上述的柔性管而采用具有挠性的真空绝热双层管的情况下，具有如下的问题。

在上述的装载臂中，由于是在装载臂的上侧空间配设柔性管，因此柔性管的所需长度变长，因此真空绝热双层管的设备费价格较高。而且，由于仅通过所述柔性台对顶部进行支承，因此不容易确保对真空绝热双层管的形状或姿态进行保持的稳定性。

在真空绝热双层管中，与单层管构造的柔性管相比，每单位长度的重量也变大，因此使真空绝热双层管支承在所述柔性台上的顶部有可能屈曲从而破损。而且，由于不存在对因风等引起的真空绝热双层管的摆动进行约束的单元，因此缺乏实用性。

本发明的目的在于，提供如下的液化氢用装载臂：通过具有内吊杆和外吊杆的支承框架构造体对液化氢输送用的挠性的真空绝热双层管进行支承。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的液化氢用装载臂能够输送液化氢，该液化氢用装载臂具有：支承框架构造体，其具有基座立管、内吊杆、外吊杆以及对重，该基座立管竖立设置于地面，该内吊杆的长度方向中途部绕水平轴心转动自如地连结在该基座立管的上端部上，该外吊杆转动自如地连结在该内吊杆的末端部上，该对重安装于内吊杆的基端部；挠性的真空绝热双层管，其具有挠性的金属制的内管、外嵌在该内管上的挠性的金属制的外管以及所述内管与外管之间的真空层，该挠性的真空绝热双层管在所述支承框架构造体的下方空间中被配设为向上方凸出的弯曲形状；真空绝热双层连接管，其与该真空绝热双层管的末端部连接且被连结于外吊杆的末端部；以及中途部支承机构，其借助向上方凸出地弯曲的硬质的弯曲部件而将所述真空绝热双层管的长度方向中途部支承在所述支承框架构造体上。

根据所述结构，由于采用用于输送液化氢的具有挠性的真空绝热双层管，因此不需要设置旋转接头。

由于在支承框架构造体的下方空间将真空绝热双层管配设成向上方凸出的弯曲形状，因此能够将真空绝热双层管的长度设为所需最小限度的长度，从而节省设备费。

由于使与真空绝热双层管的末端部连接的真空绝热双层连接管与外吊杆的末端部连结，因此能够通过支承框架构造体对真空绝热双层管的末端侧部分进行支承，并且能够通过支承框架构造体使真空绝热双层连接管移动。

由于设置有借助向上方凸出地弯曲的弯曲部件而将真空绝热双层管的长度方向中途部支承在支承框架构造体上的中途部支承机构，因此真空绝热双层管的中途部不会屈曲，而是会弯曲为沿着弯曲部件的形状。由此，能够防止真空绝热双层管的损伤。

所述中途部支承机构也可以具有：所述弯曲部件、与该弯曲部件连结的张力绳索、与该张力绳索连结的所述重量平衡用锤体。

根据所述结构，中途部支承机构具有弯曲部件、张力绳索、多个空转引导轮以及重量平衡用锤体，因此能够实现构造简单的中途部支承机构，能够通过重量平衡用锤体经由张力绳索和多个空转引导轮而对真空绝热双层管的重量的大部分进行支承。

也可以设置有装配于所述基座立管上的第1引导部件，该第1引导部件进行引导以使得所述真空绝热双层管不会向包含所述支承框架构造体的铅垂面的面外方向摆动。

根据上述结构，设置有装配于基座立管上的第1引导部件，因此能够进行引导以使得真空绝热双层管不会向包含支承框架构造体的铅垂面的面外方向摆动。

也可以设置有：第2引导部件，其进行引导以使得所述真空绝热双层管不会向包含所述支承框架构造体的铅垂面的面外方向摆动，该第2引导部件以基端部在所述铅垂面内绕水平轴心转动自如的方式与外吊杆连结；以及流体压力缸，其能够对该第2引导部件在退避位置和引导位置之间进行摆动驱动。

根据上述结构，使第2引导部件与外吊杆连结，能够通过该第2引导部件进行引导，以使得真空绝热双层管不会向包含支承框架构造体的铅垂面的面外方向摆动。而且，能够通过流体压力缸将该第2引导部件切换到退避位置和引导位置，因此能够根据需要将第2引导部件切换到引导位置从而对真空绝热双层管进行引导。在第2引导部件成为障碍的情况下，能够将该第2引导部件切换到退避位置。

也可以在所述外吊杆上设置从该外吊杆的末端向下方延伸的延长部件，在地面上竖立设置载置台，在所述液化氢用装载臂处于非运转状态时，所述载置台载置所述延长部件。

根据上述结构，使延长部件从外吊杆的末端向下方延伸，在液化氢用装载臂处于非运转状态时，能够将延长部件载置在载置台上而预先保持在规定位置上。

也可以设置有：第1流体压力缸，其能够对所述内吊杆进行摆动驱动；以及第2流体压力缸，其能够变更所述内吊杆与所述外吊杆之间的开口角。

根据所述结构，能够通过第1流体压力缸对内吊杆进行摆动驱动，能够通过第2流体压力缸对内吊杆与外吊杆之间的开口角进行变更。因此，能够借助第1、第2流体压力缸使外吊杆的末端部移动到所需的位置。

发明效果

根据本发明，能够提供如下的液化氢用装载臂：利用具有内吊杆和外吊杆的支承框架构造体对液化氢输送用的挠性的真空绝热双层管进行支承。

附图说明

图1是示出使实施方式的液化氢用装载臂与液化氢输送船的管道连接的状态的概要立体图。

图2是所述装载臂的侧视图。

图3是示出所述装载臂的中途部支承机构和第1、第2引导部件等的主要部分立体图。

图4是与真空绝热双层管的末端连接的真空绝热双层连接管等的侧视图。

图5是真空绝热双层管的剖视图。

图6是变更方式的与图3相当的图。

具体实施方式

在以下，对用于实施本发明的方式进行说明。

如图1所示，能够输送液化氢的液化氢用装载臂1(在以下，将其作为装载臂)设置在供液化氢输送船2靠岸的液化氢贮存基地的码头附近的陆地上，用于从液化氢输送船2向液化氢储藏罐卸载液化氢、或者相反地、从液化氢储藏罐向液化氢输送船2装载液化氢。

如图1、图2所示，该装载臂1具有支承框架构造体10、由该支承框架构造体10支承的挠性的真空绝热双层管30、与该真空绝热双层管30的末端部连接的真空绝热双层连接管40、将真空绝热双层管30的长度方向中途部支承在支承框架构造体10上的中途部支承机构50等。

所述支承框架构造体10具有：基座立管11，其竖立设置在地面上；内吊杆12，其长度方向中途部绕水平轴心转动自如地连结于该基座立管11的上端部；外吊杆15，其转动自如地连结于该内吊杆12的末端部；以及对重16，其安装于内吊杆12的基端部。

所述基座立管11是铅垂的圆柱状部件，在其上端部形成有用于连结内吊杆12的连结部。内吊杆12具有：上下隔开间隔而平行配置的直线型的2根倾斜框架13、14；基端连结部件17，其经由具有水平轴心的1对销结合部17a、17b而对该倾斜框架13、14的基端部(下端部)进行连结；以及中途连结部件18，其通过具有水平轴心的1对销结合部18a、18b来连结2根倾斜框架13、14。中途连结部件18配置在倾斜框架13、14的靠基端的位置，从销结合部17a至销结合部17b的距离为，从销结合部17a至销结合部19a的距离的约1/3。

2根倾斜框架13、14的上端部通过具有水平轴心的1对销结合部19a、19b而被连结于外吊杆15，2根倾斜框架13、14构成平行连杆。中途连结部件18的下端部和与其对应的下侧倾斜框架14的部位经由枢转支撑轴20绕水平轴心转动自如地与基座立管11的上端部铰链结合。

外吊杆15是将直线型的主框架21和对该主框架21进行加强的加强部件22一体地连结而得到的，2根倾斜框架13、14的上端部通过具有水平轴心的1对销结合部19a、19b而与主框架21的上端部连结。

这里，当使上侧倾斜框架13相对于下侧倾斜框架14相对地向上方移动时，销结合部17a、18a、19a向上方移动，因此内吊杆12与外吊杆15之间的开口角变小，外吊杆15的下端部向基座立管11侧移动。当使上侧倾斜框架13向与上述相反的方向移动时所述开口角变大，因此外吊杆15的下端部向远离基座立管11的方向移动。

如图4所示，外吊杆15具有：设置在其末端侧的第1屈曲部件23、第2屈曲部件24、以及连结真空绝热双层管30的末端部的连结部件25。第1屈曲部件23的上端部经由能够绕铅直轴心旋转的第1旋转连结部26a而与外吊杆15的主框架21的末端连结，第2屈曲部件24的上端部经由能够绕倾斜轴心旋转的第2旋转连结部26b而与第1屈曲部件23的下端部连结，连结部件25经由能够绕水平轴心旋转的第3旋转连结部26c而与第2屈曲部件24的下端连结。

因此，即使在液化氢的输送中液化氢输送船2摆动，也能够经由第1～第3旋转连结部26a～26c而吸收移位或旋转，因此能够防止支承框架构造体10破损。另外，也可以使第1～第3旋转连结部26a、26b、26c由回转接头构成。

在所述外吊杆15上设置有从其末端向下方延伸的延长部件15a，在地面上竖立设置有载置台27，在装载臂1处于非运转状态(停止状态)时，载置台27载置延长部件15a。

所述对重16附加设置在基端连结部件17上。该对重16向支承框架构造体10施加了图2中顺时针方向的转矩，与如下转矩大致保持平衡：通过内吊杆12中的比中途连结部件18靠上侧的部分和外吊杆15的自重而作用于支承框架构造体10上的逆时针方向的转矩。但是，支承框架构造体10被设定为，在将其延长部件15a载置于载置台27的停止状态时，逆时针的转矩比顺时针方向的转矩稍微大。

这里，如图2所示，设置有能够对内吊杆12进行摆动驱动的第1流体压力缸28(例如，液压缸)以及能够变更内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a的第2流体压力缸29(例如，液压缸)。在图1中，该第1、第2流体压力缸28、29被省略图示。

第1流体压力缸28以相对于铅直而稍微倾斜的姿态配设在基座立管11的背面侧，缸主体的基端部以能够绕水平轴心转动的方式通过销结合部28a而与基座立管11的下部结合，活塞杆的末端部以能够绕水平轴心转动的方式通过销结合部28b而与内吊杆12的下侧倾斜框架14的靠下端的部位结合。

当使该第1流体压力缸28的活塞杆伸长时，内吊杆12在图2中逆时针摆动，当使活塞杆退入时，内吊杆12顺时针摆动。

第2流体压力缸29在内吊杆12的靠下端的部位处以倾斜姿态配设在2根倾斜框架13、14之间，缸主体的基端部以能够绕水平轴心转动的方式通过销结合部29a而与下侧倾斜框架14结合，活塞杆的末端部以能够绕水平轴心转动的方式通过销结合部29b而与上侧倾斜框架13结合。

当使第2流体压力缸29的活塞杆伸长时，上侧倾斜框架13相对于下侧倾斜框架14相对地向上方移动，因此内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a减小，当使活塞杆退入时，上侧倾斜框架13相对于下侧倾斜框架14相对地向下方移动，因此内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a增大。

如图5所示，挠性的真空绝热双层管30具有：由金属(例如sus(stainlesssteel：不锈钢))制的柔性管构成的内管30a、外嵌在该内管30a上的由金属(例如sus)制的柔性管构成的外管30b、以及内管30a与外管30b之间的真空层30c。内管30a的口径为例如150mmφ，外管30b的口径为例如200mmφ，在内管30a与外管30b之间插装有合成树脂(例如，氟树脂)制的螺旋弹簧状的间隔件30d。另外，在内管30a的外周面上缠绕有超级绝热体。

如图1、图2所示，真空绝热双层管30的基端部连接于与液化氢储藏罐连接的液化氢配管31，在该连接部处向真空绝热双层管30外嵌了缓冲部件32。

如图1、图2所示，该真空绝热双层管30在支承框架构造体10的下方空间被配设成向上方凸出的弯曲形状(倒立u形形状)，在真空绝热双层管30的末端部上连接有真空绝热双层连接管40，该真空绝热双层连接管40与外吊杆15的末端部的连结部件25连结。

在真空绝热双层管30与真空绝热双层连接管40的连接部处向真空绝热双层管30外嵌了缓冲部件33。

如图4所示，在真空绝热双层连接管40的上部插装有开闭阀单元34，在真空绝热双层连接管40的中途部插装有紧急脱离系统35(ers)，在真空绝热双层连接管40的下端部连接有卡口接头的阳侧接头36。

如图2所示，沿着真空绝热双层管30配设有小直径的背负式线路37。该背负式线路37是例如sus制的具有真空绝热双层管构造的柔性管。该背负式线路37是为了以氮气、氢气等对真空绝热双层连接管40中的比开闭阀单元34靠末端侧部分的内部气体进行置换。

背负式线路37的基端部构成为能够经由多个切换阀而与氮气类配管、氢气类配管选择性地连接。如图4所示，背负式线路37的末端部连接于真空绝热双层连接管40中的开闭阀单元34与紧急脱离系统35之间的部位。

中途部支承机构50借助向上方凸出地弯曲的硬质的弯曲部件51而将真空绝热双层管30的长度方向中途部支承在支承框架构造体10上。

该中途部支承机构50具有：钢板制的弯曲为圆弧状的所述弯曲部件51、与该弯曲部件51连结的张力绳索52(例如拉线)、将该张力绳索52支承于支承框架构造体10上的多个空转引导轮53a、53b、与张力绳索52的基端部连结的重量平衡用锤体54。

弯曲部件51进行保护以使得由张力绳索52吊持的真空绝热双层管30的顶部不会屈曲。弯曲部件51是将钢制的带板形成为规定的曲率半径的弯曲状而得到的部件。但是，也可以采用将钢制的截面为槽形(局部圆形槽或者倒立梯形槽)的部件形成为弯曲状而得到的部件。在支承真空绝热双层管30的弯曲部件51的顶部处将张力绳索52卷绕在弯曲部件51和真空绝热双层管30上并向上方牵引从而对真空绝热双层管30和弯曲部件51进行支承。另外，也可以使外嵌于真空绝热双层管30上的u型螺栓与弯曲部件51连结，并利用张力绳索52对该u型螺栓进行吊持。

在内吊杆12的下侧倾斜框架14的上端附近部处附加设置有能够绕水平轴心旋转的空转引导轮53a(滑轮)，在基座立管11的上端附近部处附加设置有能够绕水平轴心旋转的空转引导轮53b(滑轮)。从弯曲部件51的顶部向上方延伸的张力绳索52经由空转引导轮53a沿着内吊杆12向下方延伸并经由空转引导轮53b向下方延伸，张力绳索52的基端部与重量平衡用锤体54连结。重量平衡用锤体54是与从真空绝热双层管30和弯曲部件51作用于张力绳索52的重量保持平衡的锤体。

当内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a变大时，重量平衡用锤体54向上方移动从而容许真空绝热双层管30的顶部下降，并且，当所述开口角a变小时，重量平衡用锤体54向下方移动从而容许真空绝热双层管30的顶部上升，因此真空绝热双层管30与支承框架构造体10的动作联动而成为适当的位置、形状。

如图2、图3所示，设置有如下的第1引导部件60、第2引导部件65和流体压力缸70。第1引导部件60进行引导以使得真空绝热双层管30不会向包含支承框架构造体10的铅垂面的面外方向摆动，该第1引导部件60以水平姿态附加设置在基座立管11的上部，并向外吊杆15侧延伸规定的长度，且被倾斜的加强部件61加强。

在第1引导部件60中，使在末端侧具有屈曲部的2根棒材62沿水平方向对置地配置为y字状，利用连结件63来连结这些棒材62的中途部，在这些棒材62之间形成导入引导部64。另外，为了提高导入引导部64在导入真空绝热双层管30时的导入性，而将该导入引导部64形成为越朝向末端侧则宽度越大。在2根棒材62的面向导入引导部64的内表面上附加设置有橡胶制的缓冲件62a。真空绝热双层管30的中部的中途部始终由导入引导部64导入并引导。

所述第2引导部件65进行引导以使得真空绝热双层管30不会向包含支承框架构造体10的铅垂面的面外方向摆动。该第2引导部件65以其基端部在包含支承框架构造体10的铅垂面内绕水平轴心转动自如的方式与外吊杆15铰链结合，在该第2引导部件65上设置有流体压力缸70(例如，液压缸)，该流体压力缸70对该第2引导部件65在向上方朝外吊杆15侧倾倒的退避位置与向内吊杆12侧水平地伸出的引导位置之间进行摆动驱动。

在第2引导部件65中，使在末端侧具有屈曲部的2根棒材66沿水平方向对置地配置为y字状，利用连结件67来连结这些棒材66的中途部，在这些棒材66之间形成导入引导部68。另外，为了提高导入引导部68在导入真空绝热双层管30时的导入性，而将该导入引导部68形成为越朝向末端侧则宽度越大。在2根棒材66的面向导入引导部68的内表面上附加设置有橡胶制的缓冲件66a。

所述各棒材66的基端部借助绕水平轴心转动的铰链结合部69而与外吊杆15的主框架21连结。流体压力缸70的缸主体的基端部以能够绕水平轴心转动的方式与固定于外吊杆15的连结片铰链结合，流体压力缸70的活塞杆的末端部以能够绕水平轴心转动的方式与突出设置在所述连结件67上的托架铰链结合。

对以上所说明的装载臂1的作用、效果进行说明。

在该装载臂1处于非运转状态(停止状态)时，能够像图2所示那样将延长部件15a载置在载置台27上而保持为静止状态。

能够通过第1流体压力缸28对内吊杆12进行摆动驱动，能够通过第2流体压力缸29来变更内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a。因此，能够经由第1、第2流体压力缸28、29使外吊杆15的末端部向所需的位置移动。

在液化氢输送船2靠岸而卸载液化氢时，对第1、第2流体压力缸28、29进行操作而使装载臂1的外吊杆15的末端部接近液化氢输送船2的配管系统的管道3，使真空绝热双层连接管40的末端的卡口接头的阳侧接头36与管道3的卡口接头的阴侧接头3a连接，将液化氢向陆上的液化氢储藏罐卸载。

采用用于输送液化氢的具有挠性的真空绝热双层管30，并通过支承框架构造体10来支承该真空绝热双层管30，因此能够省略输送液化氢的配管，从而不需要设置旋转接头。

由于在支承框架构造体10的下方空间将真空绝热双层管30配设成向上方凸出的弯曲形状，因此能够使真空绝热双层管30的长度为所需最小限度的长度而节省设备费。

由于使与真空绝热双层管30的末端部连接的真空绝热双层连接管40与外吊杆15的末端部的连结部件25连结，因此能够通过支承框架构造体10对真空绝热双层管30的末端侧部分进行支承，并且能够通过支承框架构造体10使真空绝热双层连接管40移动。

由于设置有经由向上方凸出地弯曲的弯曲部件51将真空绝热双层管30的长度方向中途部支承于支承框架构造体10上的中途部支承机构50，因此真空绝热双层管30的中途部不会屈曲，而是会以沿着弯曲部件51的形状弯曲，因此能够防止真空绝热双层管30的损伤。

中途部支承机构50具有弯曲部件51、张力绳索52、多个空转引导轮53a、53b、重量平衡用锤体54，因此能够实现构造简单的中途部支承机构50，能够通过重量平衡用锤体54，经由张力绳索52和多个空转引导轮53a、53b对真空绝热双层管30的重量的大部分进行支承。

由于设置有装配于基座立管11的第1引导部件60，因此能够进行引导以使得真空绝热双层管30不会向包含支承框架构造体10的铅垂面的面外方向摆动。使第2引导部件65与外吊杆15连结，能够通过该第2引导部件65进行引导以使得真空绝热双层管30不会向包含支承框架构造体10的铅垂面的面外方向摆动。而且，能够通过流体压力缸70将该第2引导部件65切换到退避位置和引导位置，因此能够根据需要将第2引导部件65切换到引导位置而对真空绝热双层管30进行引导。在第2引导部件65成为障碍的情况下，能够将其切换到退避位置。

接着，针对将上述实施方式进行了局部变更的例子进行说明。

1)所述支承框架构造体10表示一个示例，能够采用该支承框架构造体10以外的各种支承框架构造体。

2)也可以取代第2流体压力缸29，而设置与内吊杆12的倾动动作联动地使外吊杆15进行倾动动作的联动机构。在该情况下，在内吊杆12于图2中沿逆时针方向倾动的情况下，外吊杆15沿顺时针方向倾动。

3)也可以省略第1流体压力缸28和/或第2流体压力缸29，而采用如下结构：通过手动，使内吊杆12倾动，对内吊杆12与外吊杆15之间的开口角a进行变更。

4)也可以取代所述弯曲部件51而采用如图6所示那样的结构：使作为弯曲部件的硬质的高刚性的弯曲筒体51a以间隙配合的方式外嵌在真空绝热双层管30上，并利用张力绳索52对该弯曲筒体51a进行吊持。或者，并且也可以采用如下结构：使多个张力绳索与真空绝热双层管30的多个部位连结而对真空绝热双层管进行吊持。

5)也可以采用如下结构：使第1引导部件60的基端部与基座立管11铰链结合，与第2引导部件同样地，能够切换到退避位置和引导位置。

标号说明

1：液化氢用装载臂；10：支承框架构造体；11：基座立管；12：内吊杆；15：外吊杆；15a：延长部件；16：对重；27：载置台；28：第1流体压力缸；29：第2流体压力缸；30：真空绝热双层管；30a：内管；30b：外管；30c：真空层；50：中途部支承机构；51：弯曲部件；51a：弯曲筒体；52：张力绳索；53a、53b：空转引导轮；54：重量平衡用锤体；60：第1引导部件；65：第2引导部件；70：流体压力缸。